數(shù)智化時(shí)代，邊緣計(jì)算作為新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊，產(chǎn)業(yè)同時(shí)橫跨OT、IT、CT多個(gè)領(lǐng)域，且涉及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、數(shù)據(jù)聚合、芯片、傳感、行業(yè)應(yīng)用多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈角色。
作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心技術(shù)和重要支撐，邊緣計(jì)算技術(shù)/產(chǎn)品在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛深入。2021年國家部委出臺(tái)的諸多文件中都涉及邊緣計(jì)算，如《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中提到研發(fā)人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等在工業(yè)領(lǐng)域的適用性技術(shù)，研發(fā)融合邊緣計(jì)算等新技術(shù)的新型裝備，在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》中提到加強(qiáng)邊緣計(jì)算的研發(fā)與推廣。
關(guān)鍵詞解讀：邊緣計(jì)算
云計(jì)算的軟硬件資源、網(wǎng)絡(luò)資源集中管理，按需動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮，按使用量付費(fèi)，核心是“Pay As You Go”。相對(duì)于集中式的云計(jì)算而言，邊緣計(jì)算則是分布式、去中心化，作為一種對(duì)云計(jì)算概念的延伸，計(jì)算節(jié)點(diǎn)和計(jì)算資源可以位于全球各地，主要是使用邊緣網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，更好地協(xié)同數(shù)據(jù)處理，完成應(yīng)用部署。在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用等核心能力，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命對(duì)敏捷互聯(lián)、實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)優(yōu)化、智能應(yīng)用、安全和隱私保護(hù)等方面的需求。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)充當(dāng)資產(chǎn)、服務(wù)和系統(tǒng)的智能網(wǎng)關(guān)，架起物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁。
邊緣計(jì)算優(yōu)勢(shì)剖析
邊緣計(jì)算的優(yōu)勢(shì)一個(gè)是實(shí)時(shí)閉環(huán)，邊緣計(jì)算值得關(guān)注的是其極大地減少了分析處理的延遲。在邊緣計(jì)算出現(xiàn)之前，來自連接資產(chǎn)的數(shù)據(jù)必須從網(wǎng)絡(luò)邊緣傳回?cái)?shù)據(jù)中心或云進(jìn)行處理。這一延遲限制了企業(yè)快速(或自動(dòng))利用數(shù)據(jù)洞察的潛力?，F(xiàn)場(chǎng)在采集到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)后，能夠根據(jù)云平臺(tái)指令，或者預(yù)置的規(guī)則對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)反饋控制。由此在邊緣層形成從數(shù)據(jù)采集，到分析，再到控制的閉環(huán)。在邊緣側(cè)進(jìn)行的閉環(huán)反饋控制能夠充分保證實(shí)時(shí)性。
另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的海量邊緣數(shù)據(jù)預(yù)處理，利用邊緣計(jì)算，對(duì)邊緣的傳感器產(chǎn)生的大量高頻時(shí)序數(shù)據(jù)、圖片、視頻進(jìn)行預(yù)處理，并過濾掉無效數(shù)據(jù)，再把處理結(jié)果上傳云端，以此來減少邊云之間的傳輸帶寬。
邊緣計(jì)算在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的探索
在智能制造中，邊緣計(jì)算廣泛適用于多種工業(yè)場(chǎng)景，例如減少帶寬、設(shè)備預(yù)防性維護(hù)、實(shí)時(shí)控制的參數(shù)優(yōu)化、故障檢測(cè)、計(jì)劃預(yù)測(cè)和供應(yīng)鏈優(yōu)化等。由于處理是在收集或生成數(shù)據(jù)的設(shè)備上或其附近進(jìn)行的，因此，邊緣計(jì)算和分析非常適合于互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定或帶寬受限的情況(例如海上石油平臺(tái)、礦山、偏遠(yuǎn)的陸地石油鉆采等)。
另一個(gè)場(chǎng)景是基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的邊緣分析，例如機(jī)器視覺離崗報(bào)警;AGV視覺導(dǎo)航，叉車自動(dòng)駕駛;AOI質(zhì)檢，表面缺陷檢測(cè);機(jī)器視覺作業(yè)規(guī)范檢測(cè)報(bào)警等場(chǎng)景[1]。另外，針對(duì)一些對(duì)隱私和安全要求較高的場(chǎng)景，邊緣計(jì)算設(shè)備也支持離網(wǎng)運(yùn)行，例如軍工、核電等。
軟硬一體的輕量級(jí)邊緣物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)
寄云邊緣智能一體機(jī)
寄云科技所打造的邊緣智能一體機(jī)是一個(gè)軟硬件一體的輕量級(jí)邊緣物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，提供邊緣數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用部署。
邊緣智能一體機(jī)提供桌面式和機(jī)架式兩種服務(wù)器，可以對(duì)接寄云及第三方的工業(yè)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)邊緣數(shù)據(jù)的采集，提供時(shí)序數(shù)據(jù)庫和PostgreSQL數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)邊緣時(shí)序數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù);支持運(yùn)行寄云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開發(fā)的應(yīng)用，以及寄云數(shù)據(jù)分析模型開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜算法模型，并提供容器化的運(yùn)行環(huán)境支持第三方的應(yīng)用部署。
1、邊緣應(yīng)用
寄云邊緣智能一體機(jī)的邊緣應(yīng)用實(shí)現(xiàn)邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)分析、決策支持及可視化。對(duì)于數(shù)據(jù)分析，一體機(jī)提供邊緣端的數(shù)據(jù)預(yù)處理、公式指標(biāo)計(jì)算、復(fù)雜算法模型指標(biāo)計(jì)算;對(duì)于決策支持，一體機(jī)基于采集的數(shù)據(jù)及分析計(jì)算結(jié)果，利用規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)邊緣側(cè)的實(shí)時(shí)決策，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)告警及設(shè)備控制，而且提供復(fù)雜算法模型的運(yùn)行環(huán)境，基于復(fù)雜算法模型的邊緣控制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)決策、工藝參數(shù)調(diào)整;對(duì)于可視化應(yīng)用，一體機(jī)自帶開箱即用的應(yīng)用，包括設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、告警統(tǒng)計(jì)分析、歷史數(shù)據(jù)查詢等，也支持客戶在寄云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基于不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景及需求開發(fā)的應(yīng)用在線下發(fā)到一體機(jī)。另外，一體機(jī)也支持部署第三方應(yīng)用。
2、容器與微服務(wù)
通過容器化封裝功能塊，微服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)軟件與硬件的完全解耦，從而顯著提升邊緣計(jì)算系統(tǒng)的靈活性。對(duì)于高代碼方式開發(fā)的工業(yè)邊緣App，需要將工業(yè)邊緣App從云端或者網(wǎng)關(guān)部署到邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。容器化工業(yè)邊緣App能保證從開發(fā)環(huán)境部署到生產(chǎn)環(huán)境的一致性，開發(fā)者將封裝完成的容器上傳到云端的工業(yè)邊緣App市場(chǎng)，系統(tǒng)集成商或者設(shè)備制造商可以根據(jù)需求從云端購買相應(yīng)的工業(yè)邊緣App，并且通過簡(jiǎn)易配置部署到邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)。[2]
寄云邊緣智能一體機(jī)提供了容器化的開放運(yùn)行環(huán)境以及基于物實(shí)例的REST API數(shù)據(jù)服務(wù)，支持客戶在云端高代碼的方式開發(fā)第三方行業(yè)應(yīng)用，通過鏡像的方式部署到一體機(jī)，然后通過門戶集成的方式進(jìn)行集成。
3、邊云協(xié)同
寄云邊緣智能一體機(jī)的邊云協(xié)同功能實(shí)現(xiàn)邊緣端和云端(數(shù)據(jù)中心或者物聯(lián)平臺(tái))的協(xié)同，主要包括數(shù)據(jù)協(xié)同、應(yīng)用協(xié)同、算法模型協(xié)同。
■ 數(shù)據(jù)協(xié)同：數(shù)據(jù)同步是邊緣側(cè)采集、預(yù)處理以及計(jì)算的數(shù)據(jù)同步到云端，一體機(jī)負(fù)責(zé)終端數(shù)據(jù)采集，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理與分析，并將處理結(jié)果以及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至云端，支持實(shí)時(shí)上傳和斷網(wǎng)續(xù)傳。另外，云端的控制指令及數(shù)據(jù)也能夠下發(fā)到邊緣側(cè)。邊緣計(jì)算平臺(tái)(一體機(jī))與云平臺(tái)(物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái))在數(shù)據(jù)層面協(xié)同，支持?jǐn)?shù)據(jù)在邊緣與云端可控有序流動(dòng)，形成完整的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑，高效低成本地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行生命周期管理與價(jià)值挖掘;
■ 應(yīng)用協(xié)同：在云端的寄云工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上通過零代碼的方式快速開發(fā)邊緣應(yīng)用，然后把應(yīng)用和相關(guān)數(shù)據(jù)打包，通過在線下發(fā)及離線導(dǎo)入的方式部署于邊緣側(cè)。應(yīng)用和數(shù)據(jù)導(dǎo)入一體機(jī)后，不需要重啟一體機(jī)系統(tǒng)即可使用相關(guān)應(yīng)用;
■ 算法模型協(xié)同：利用云端的寄云數(shù)據(jù)分析模型開發(fā)系統(tǒng)構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的復(fù)雜算法模型，通過在線下發(fā)及離線導(dǎo)入的方式部署到一體機(jī)。在邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的推理和數(shù)據(jù)分析。
邊云協(xié)同的主要特點(diǎn)包括：平臺(tái)開發(fā)+分布式部署。平臺(tái)基于海量歷史數(shù)據(jù)的回傳和分析，開發(fā)應(yīng)用和模型，邊緣端提供實(shí)時(shí)的應(yīng)用和模型運(yùn)行環(huán)境。通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)分布式的部署到一體機(jī)，既能快速便捷的實(shí)時(shí)部署，同時(shí)降低總體部署成本。
4、邊緣安全
寄云邊緣智能一體機(jī)，作為軟硬一體且開箱即用的邊緣解決方案，一方面提供了基于安全操作系統(tǒng)的硬件資源合作，構(gòu)建安全的業(yè)務(wù)底座。安全能力組件化部署于業(yè)務(wù)設(shè)備或業(yè)務(wù)能力組件化部署安全系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與安全相互促進(jìn)。另一方面，提供安全告警信息與物理工況異常的融合分析，實(shí)現(xiàn)了全面的安全融合。
助力工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型：邊緣智能一體機(jī)應(yīng)用分享
針對(duì)于某國內(nèi)陸地石油鉆機(jī)廠商所面臨的包括鉆機(jī)設(shè)備位置偏僻和設(shè)備分散、 人工巡檢所導(dǎo)致的維護(hù)成本高、以及關(guān)鍵零部件故障會(huì)造成巨大直接和間接損失等挑戰(zhàn)。
寄云科技經(jīng)過充分的調(diào)研及分析，為該客戶提供了完備的邊緣智能一體機(jī)解決方案，幫助其有效整合鉆機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、運(yùn)維檔案等數(shù)據(jù)資源，深入分析并挖掘基于機(jī)理的機(jī)組失效模型，掌握故障和性能退化趨勢(shì)，形成具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能報(bào)警、預(yù)測(cè)性維護(hù)、健康報(bào)告為一體的智能預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)，將提升產(chǎn)能和降低成本及風(fēng)險(xiǎn)有效結(jié)合，更好的輔助和推動(dòng)企業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的切實(shí)落地。目前，該企業(yè)為其每臺(tái)鉆機(jī)配置了寄云邊緣智能一體機(jī)，每年幫助企業(yè)大幅降低鉆機(jī)維修成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵故障的提前預(yù)警，有效規(guī)避非計(jì)劃停機(jī)，減少生產(chǎn)過程損失。
【參考資料】
[1] 5G+MEC全域物聯(lián)解決方案，邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
[2]Industrial Edge Computing: Enabling Embedded Intelligence, Wenbin Dai, Senior Member, IEEE, Victor Huang, Life Senior Member, IEEE, Yang Shi, Fellow, IEEE, Hiroaki Nishi, Senior Member, IEEE, Valeriy Vyatkin, Senior Member, IEEE, Xinping Guan, Fellow, IEEE
文章來源：寄云科技
（轉(zhuǎn)載）
